Mg-Al異種金屬激光焊接試驗(yàn)研究.pdf

1、鎂-鋁復(fù)合結(jié)構(gòu)件具有密度小、比強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，在保證結(jié)構(gòu)件強(qiáng)度的同時減輕了自身重量，實(shí)現(xiàn)了輕量化的目的，降低了能源消耗和廢氣排放，有利于保護(hù)環(huán)境，在航空航天、汽車等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。但由于鎂和鋁的相互溶解度小、熔點(diǎn)低、線膨脹系數(shù)大且不同，導(dǎo)致鎂、鋁焊接時很容易產(chǎn)生氣孔、裂紋和脆性金屬間化合物，使得鎂/鋁異種金屬的焊接十分困難。激光焊接具有能量密度高、熱輸入量小、熱量集中、焊縫深寬比大、熱影響區(qū)窄及焊接變形小等優(yōu)點(diǎn)，是鎂/鋁異種金屬優(yōu)

2、選的連接方法之一。
　　 本文針對鎂/鋁異種金屬難以實(shí)現(xiàn)可靠性焊接這一技術(shù)難題，選取AZ91鎂合金與6016鋁合金為研究對象，設(shè)計鎂/鋁激光搭接焊試驗(yàn)方案，采用基于密度泛函理論的第一性原理模擬計算與試驗(yàn)相結(jié)合的方法，利用臥式金相顯微鏡、電子顯微硬度儀、掃描電鏡(SEM)及自帶能譜儀(EDS)、X射線衍射儀(XRD)、微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)以及Castep、DMol商業(yè)軟件等手段，系統(tǒng)研究Mg/Al激光焊焊縫表面成形性、接頭各區(qū)域

3、的金相組織、顯微硬度、斷口微觀形貌、主要物相組成及其延脆性與熱力學(xué)穩(wěn)定性、氣孔缺陷及接頭力學(xué)性能，研究結(jié)果期望對獲得性能良好Mg/Al焊接接頭具有重要的基礎(chǔ)指導(dǎo)意義。
　　 以獲得最佳焊縫表面成形性為目標(biāo)，分析焊接工藝參數(shù)對焊縫表面形貌的影響，找到最佳工藝參數(shù)，分析最佳焊接工藝條件下Mg/Al焊接接頭各區(qū)域的金相組織、顯微硬度、斷口微觀形貌以及接頭力學(xué)性能，基于焊縫區(qū)域物相檢測結(jié)果，采用密度泛函方法對晶胞構(gòu)型進(jìn)行優(yōu)化，利用第一性

4、原理計算方法，計算焊縫中Mg-Al系金屬間化合物的延性、脆性等本征力學(xué)性質(zhì)，獲得高溫條件下Mg-Al金屬間化合物的熵、焓、Gibbs自由能等熱力學(xué)性能，結(jié)合電子結(jié)構(gòu)分析，探討Mg-Al金屬間化合物相結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和接頭脆性斷裂的內(nèi)在作用機(jī)制。
　　 氣孔是鎂/鋁異種金屬焊接常見的缺陷，氣孔的存在減小了接頭的有效工作面積，并產(chǎn)生應(yīng)力集中，成為焊縫斷裂的裂紋源，降低焊件的強(qiáng)度和塑性，從而影響焊接質(zhì)量?；跉饪兹毕莶煌瑓^(qū)域能譜檢測結(jié)果，